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研究揭示低氧诱导因子hif-3α增强鱼类低氧耐受的分子机制

2020年10月16日 浏览量: 评论(0) 来源:水生所 作者: 责任编辑:admin
摘要:低氧诱导因子HIF-1α和HIF-2α是细胞中感受低氧胁迫的关键调控因子。迄今,对它们的功能研究已相对清楚。在低氧条件下,它们作为转录因子,可激活其下游一系列基因的表达,进而调控细胞应对低氧胁迫反应。在细胞中,除HIF-1α和HIF-2α外,还有它们的一个同源基因HIF-3α。由于在细胞内,HIF-3α存在多个转录本,目前,对其功能的了解较为欠缺,甚至在已有的报道中存在许多相互矛盾的地方。

低氧诱导因子HIF-1α和HIF-2α是细胞中感受低氧胁迫的关键调控因子。迄今,对它们的功能研究已相对清楚。在低氧条件下,它们作为转录因子,可激活其下游一系列基因的表达,进而调控细胞应对低氧胁迫反应。在细胞中,除HIF-1α和HIF-2α外,还有它们的一个同源基因HIF-3α。由于在细胞内,HIF-3α存在多个转录本,目前,对其功能的了解较为欠缺,甚至在已有的报道中存在许多相互矛盾的地方。


中国科学院水生生物研究所鱼类低氧生物学学科组博士蔡孝廉等,在进行鱼类低氧耐受与敏感的比较研究中,发现鱼类hif-3α可能与鱼类应对低氧胁迫密切相关。研究人员利用CRISPR/Cas9技术,在斑马鱼中敲除hif-3α基因。在实验室正常养殖条件下,hif-3α缺失斑马鱼的发育、生长和繁殖,与野生型斑马鱼相比,无显着差异。然而,hif-3α缺失斑马鱼胚胎的红细胞数量显着减少。鉴于红细胞在机体内具有运载氧的特殊功能,科研人员对hif-3α缺失斑马鱼与野生斑马鱼的低氧耐受能力进行系统的比较分析。研究发现,无论是胚胎还是成体,hif-3α缺失斑马鱼的低氧耐受能力降低;hif-3α缺失斑马鱼的红细胞发育迟缓,大部分阻滞在初始状态,成熟红细胞数量少。


进一步分析发现,与HIF-1α和HIF-2α类似,hif-3α也具有转录活性,能够激活基因的表达。调控红细胞发生的关键因子——gata1,是hif-3α的一个直接下游基因。通过一系列的实验证实,hif-3α能够直接结合到gata1启动子的低氧反应原件上,并激活gata1的表达,从而正向调控红细胞的发生。

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